книги из ГПНТБ / Белосток В.С. Распространение радиоволн (учебное пособие)
.pdfПоэтому
|
|
•„ п |
_ |
Но обл |
(7.18) |
|
|
|
sin Робл |
“— |
Г) |
||
|
|
|
|
|
•Кобл |
|
НЛП |
о |
. |
|
Н о обл |
(7.19) |
|
Робл = arc sin |
Кобл |
|||||
|
|
|
|
|
||
2. Определяем R0макс. |
и |
отсутствии |
наклона ха |
||
При горизонтальной |
поляризации |
||||
рактеристики антенны, |
то есть при |
[30 = 0, 30на |
обнаружения в |
||
вертикальной плоскости определяется по формуле |
(7.13): |
||||
RniKC Ro макс ‘ 2 / a(P)sin |
|
|
|
|
|
Пользуясь данными |
облета, можно |
определить |
неизвестную |
||
величину Номакс- |
|
|
|
|
|
Действительно, нам известны # макс -^обл» h h \ |
|
ф0блsinp- |
|||
“ Sin робл — |
/ а (р)= / а (Вобл) = cos 3 30бл, |
||||
|
■‘'о б л |
(7.17), sinpo6jl |
и (30бл опре |
||
где Я ообл определяется по формуле |
|||||
деляются по формулам (7.18) и (7,19). |
|
|
|
||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
^?0макс- |
Rобл |
|
|
|
|
'0~ |
|
_770 обл\ |
|
|
|
|
2/а(Робл)ПП ( — h |
|
|
||
|
|
1 |
Robx j |
|
|
Ro'in |
(7.20) |
|
2 cos Зробл • sin ( |
||
|
KАобл
3.После определения i?0MaKC производится расчет зоны обна
ружения |
по формуле (7.13). Задаваясь углами |
можно рассчи |
тать зону |
обнаружения радиолокационной станции. Однако в |
|
процессе вычислений целесообразно начинать расчет с определе но
м н я нулевых и максимальных направлений в зоне обнаружения (за счет характеристики направленности антенны с учетом влия ния земли).
Для углов места (направления нулей), определяемых из выра-
жения |
|
о |
к |
1J0 к |
arc sin |
|
А |
где к U, 1, 2, 3........дальность радиолокации равна нулю (см. § 1
гл . 2 ) .
Внаправлении, совпадающем с линией горизонта, дальность радиолокации также равна нулю.
Внаправлениях максимумов
rj |
arc sin |
2к+ 1 |
|
Лмакс |
4... |
||
дальность радиолокации будет |
|
|
|
^макс—Ro 1 |
■2/аФ м акс), |
||
так как в этих направлениях sin |
2тс |
||
Т |
hj Sin рмакс j = 1. |
||
Полученные направления (линии углов места) целесообразно нанести на графике зоны обнаружения.
Нанесение линий углов места производится следующим обра зом. Задаются определенной дальностью R (выбрав при этом удобный масштаб) и определяют высоты Я0, соответствующие направлениям Рок и рмакс, по формуле:
|
|
H0= R sin р. |
|
|
|
|
Затем |
на данной |
дальности |
откладывают |
вертикально |
вверх |
|
значения |
найденных |
величин |
И* для |
соответствующих |
углов |
|
места р и |
соединяют |
полученные точки с |
началом координат |
|||
(рис. 7.9). |
Проведенные таким |
образом |
прямые будут соответ |
|||
ствовать направлениям нулей и максимумов |
зоны |
обнаружения. |
|
Аналогичным образом могут быть построены |
линии |
углов |
места, |
соответствующие любым промежуточным значениям |
углов |
места. |
|
4. |
Между |
плоскостью |
р = 0 и направлением P = |
P0i |
распола |
||||
гается первый |
лепесток |
зоны |
обнаружения, |
между Р01 |
и |
рог — |
|||
второй |
лепесток |
и т. |
д. |
В пределах каждого лепестка при |
доста |
||||
точно детальном расчете зоны |
обнаружения |
необходимо |
вычис |
||||||
лить Ямакс примерно |
в 6—10 |
направлениях. Для этого |
угол р |
||||||
следует |
изменять примерно |
на |
Poi |
|
|
|
|||
^ ■| q~ градусов равномерными сту |
|||||||||
пенями. При этом для удобства расчета необходимо округлить ступени до градусов или их простых долей.
Ш
Рис. 7.9. Нанесение линий углов места р
В направлениях максимумов, всегда следует рассчитать RiiaKC. взяв точное значение угла {1макс.
5. Для каждого значения &макс вычисляется приведенная вы сота Н0, соответствующая данной максимальной дальности. Рас чет, ведется по формуле
tf0^ |
MaKC-sin?. |
(7.21) |
Производимые вычисления |
по формулам (7.13) и (7.21) |
удоб |
но свести в таблицу. |
|
|
6. В соответствии е данными таблицы строится зона обнаруже |
||
ния радиолокационной станции в координатах: наклонная |
даль |
|
ность /?макс — приведенная высота цели Н0, причем Н0 отклады вается по вертикальной оси, a RmKC— по горизонтальной оси (но не по линиям углов места цели). Для удобства построения приме няют разные масштабы по осям высоты и дальности, при этом бо лее крупный масштаб берут по оси высот.
7. После этого можно построить линии равных истинных высот
(хотя это |
можно сделать |
и в начале построения), |
рассчитав по- |
|||||
правку на |
кривизну земной поверхности - |
|
D2 |
|||||
|
1 / |
например |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
иии |
|
для |
дальностей |
25, 50, 75, |
100, 125 км и т. д. Целесообразно вна |
|||||
чале |
построить |
линию |
нулевой |
высоты |
(поверхность земли) . |
|||
Н—АН(Н0—О) за-t-pv через равные |
расстояния |
на |
вертикальной: |
|||||
оси |
провести другие линии равных .высот |
(рис. |
7.10). |
|||||
112
о
В результате такого |
построения |
получаем зону |
обнаружения |
|||||||||||
радиолокационной |
станции |
с учетом |
кривизны |
земной |
поверх |
|||||||||
ности и |
нормальной |
атмосферной |
рефракции. |
В |
координатной |
|||||||||
сетке, построенной с учетом |
кривизны земли, высота Н отсчиты |
|||||||||||||
вается от поверхности |
земли |
и представляет |
собой |
истинную |
||||||||||
высоту цели. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В заключении параграфа |
остановимся на некоторых |
замеча |
||||||||||||
ниях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В о-п е р в ы х, |
если |
поверхность |
земли |
имеет |
равномерный |
|||||||||
уклон от антенны |
станции |
на угол f и на нем укладывается пло |
||||||||||||
щадка отражения (первая зона |
Френеля), то вся зона обнаруже |
|||||||||||||
ния в |
вертикальной |
плоскости |
наклонится |
к |
земле |
на угол т |
||||||||
(рис. 7.11). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вследствие |
этого |
дальность |
действия станции |
по |
низколетя |
|||||||||
щим ц: лям увеличиваемся, |
о одновременно |
ухудшается |
обнару |
|||||||||||
жен: е целей на больших высотах. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
F'vm |
повер |
ость |
земли |
имеет |
равномерный |
подъем |
по на |
|||||||
правлению от антенны на угол |
" и |
на |
нем укладывается |
первая |
||||||||||
зона Френеля, то зона |
обнаружения |
поднимается на |
этот же |
|||||||||||
угол т |
,рис. /.12). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИЗ
Вследствие этого значительно уменьшается дальность действия станции, особенно по низколетящим целям.
Зона однарчхсцни Я
для г о р и Ч н т а А Ь Н о и
алоща*3ки
|
З о н а о З н а р * ж енин |
||
|
для |
на нА о н н о й |
п л о щ а д и * |
, . - |
_______________ |
— |
Г ориг опт |
Риг. 7.11. Влияние наклона площадки отражения на зону обнаружения радиолокатора
Рис. 7.12. Влияние подъема |
площадки отражения |
на зону |
|
|
обнаружения |
радиолокатора |
|
Таким образом, |
при размещении станции на склоне горы, где |
||
в одну сторону имеется уклон, |
а в другую — подъем, дальность |
||
обнаружения целей |
в сторону |
уклона местности |
будет увеличи |
ваться, а в сторону |
подъема — уменьшаться (рис. |
7.13). |
|
Рис. 7.13. Влияние уклонов итподъемов местности на зону обнаружения .радиолокатора
В о-в г о р ы х, на формирование зоны обнаружения радиоло кационной станции метрового и сантиметрового диапазонов волн оказывают влияние различные препятствия, искажающие зону обнаружения РЛС.
114
За счет экранирующегодействия местных предметов, находя щихся вблизи антенны станции, создаются у г л ы з а к р ы т и я (рис. 7.14), в результате чего уменьшается дальность действия радиолокационной станции по низколетящим целям *. Поэтому необходимо стремиться к минимальным углам закрытия гори зонта.
В- третьих, следует иметь в виду, что реальная поверхность |
||||||||
земли не является |
идеально |
проводящей. Как известно, |
модуль |
|||||
коэффициента отражения |
падает с ростом угла места |
цели, что |
||||||
приводит к |
некоторому |
уменьшению максимальной |
дальности |
|||||
радиолокации в направлениях максимумов. |
Наряду с этим, в на |
|||||||
правлениях |
минимумов дальности |
обнаружения не будут |
нуле |
|||||
выми, то есть произойдет |
как |
бы |
некоторое заполнение «прова |
|||||
лов» в зоне обнаружения. |
|
|
|
|
произвести |
|||
В - ч е т в е р т ы х , |
аналогично изложенному, можно |
|||||||
расчет зоны обнаружения |
при наклоне антенны, когда |
максимум |
||||||
диаграммы |
расположен |
под |
некоторым |
углом 30 к |
плоскости |
|||
земли. |
|
|
|
|
|
|
|
|
§ 6. Влияние атмосферы на дальность радиолокации
При выводе уравнения дальности радиолокации в свободном
пространстве (§ |
3 гл. 7) мы исходили из того, |
что среда, в кото |
рой происходит |
распространение радиоволн, |
является однород |
ным идеальным диэлектриком. В действительности распростране ние радиоволн происходит в неоднородной атмосфере, и в некото
рых условиях имеется |
существенное -затухание радиоволн, что |
||
сказывается на дальности радиообнаружения. |
|
||
за |
Влияние атмосферы на дальность радиолокации проявляется |
||
счет рефракции радиоволн и вследствие затухания. |
Рефрак- |
||
ну |
* Углом закрытия называется угол, составленный направлением |
на верши |
|
закрытия и плоскостью |
горизонта. |
|
|
115
дня радиоволн особенно сильно сказывается при обнаружении низколетящих или низкорасположенных целей. При этом даль ность радиолокации несколько возрастает из-за искривления траекторий волн в сторону земной поверхности (рис. 7.15).
—Нормальное положение диаграммы направлен ности
Положение диаграммы направленности при по ложительной рефракции
Рис. 7.15. Положительная рефракция увеличивает дальность обнаружения низколетящих целей
Резкое увеличение дальности обнаружения низколетящих целей, нередко превышающее дальность радиолокации в нор мальных условиях в несколько раз, наблюдается за счет сверх рефракции. Однако подобные случаи сверхдальнего распростра нения радиоволн встречаются сравнительно редко (см. гл. 6). На
рисунке 7.16 качественно показано |
возможное |
изменение зоны |
|||||||
обнаружения при сверхрефракции. |
Учет рефракции радиоволн на |
||||||||
|
|
||||||||
|
дальность |
радиолокации |
произ |
||||||
|
водится путем замены действи |
||||||||
|
тельного |
радиуса Земли |
эквива |
||||||
|
лентным |
радиусом рэкв= |
8500 км. |
||||||
|
|
При |
такой |
замене |
кривизна |
||||
ГтТТТПГгпттт, |
земли уменьшается |
на |
величину |
||||||
’T7TTTn r $ h |
кривизны луча и, следовательно, |
||||||||
|
луч можно считать по-прежнему |
||||||||
Рис. 7.16. Влияние сверхрефракции на прямолинейным |
(см. § |
3 |
гл. 3). |
||||||
зону обнаружения радиолокатора, |
|
т |
уже указывалось (см. |
||||||
Здесь h—высота атмосферного |
|
Как |
|||||||
гл. |
3), |
радиоволны |
радиолока |
||||||
волновода |
|||||||||
|
ционного диапазона |
при |
распро |
||||||
странении в тропосфере в некоторых условиях испытывают затуха ние вследствие поглощения и рассеяния в газах земной атмосфе ры и на находящихся в ней частицах пыли, воды и др. При этом поглощение радиоволн существенно возрастает с ростом частоты. Это обстоятельство затрудняет эффективное использование радио волн короче 1 см на значительные расстояния.
Оценим возможное уменьшение дальности |
радиолокации по |
заданной величине коэффициента затухания а, |
значения которо |
го могут быть определены по соответствующим |
графикам, име |
ющимся в литературе. |
|
Пусть при отсутствии потерь в атмосфере мощность отражен ного сигнала на входе приемника будет Р20, а при наличии зату-
116
хания в атмосфере Р% Затухание в децибелах при этом будет равно
Если атмосфера на всей трассе распространения радиоволн однородна, можно затухание й представить как
|
3=а-2R, |
|
где а — коэффициент затсхания |
(поглощения), км |
|
R — расстояние до |
обнаруживаемой цели, км. |
|
Тогда |
lg |
о4" -0,2 aR |
|
|
* 2 |
и |
Ру,0 |
Ю0,2*Л |
|
|
|
Р3
Следовательно, при наличии затухания в однородной атмо фере
P a-.-:Psn-10_0,2e/?.
При О'. О,- G. |
1 и>учитывая, что S2= |
значе |
ние Р2П в соответствии с формулой (7.5) определяется как
_ |
Pfi*S(ll 2 |
|
|
20 “ |
(4~)3 Р4 ' |
• |
|
Отсюда ■ |
|
|
|
P]G Sj" |
<1,2а Д |
|
|
(4-)3P 4 |
|
|
|
При P2~ Pimp получаем: |
|
|
|
4 Г P-lG-Syk _ю -0,05« Дмак, |
(7.22) |
||
Рмакс |
|
|
|
(4 |
IIOp |
|
|
Последнее выражение определяет дальность учетом затухания радиоволн в атмосфере. Его вить в виде
D |
. j q --0,0o аЯшкс |
> |
^ м а к с ' Ао макс |
iU |
где |
^Омакс |
А / |
p f i 2s ^ |
|
» |
(4~)3 • Р1гор |
|||
|
|
радиолокации с можно предста
(7.23)
117
дальность |
радиолокации |
в свободном |
пространстве |
при |
отсут |
|||||||||||||
ствии потерь в атмосфере. |
трансцендентным |
и |
решается гра |
|||||||||||||||
Уравнение |
(7.23) |
является |
||||||||||||||||
фическим методом. |
|
|
|
|
|
графики |
зависимости |
дальности |
||||||||||
На рис. 7.17 представлены |
|
|||||||||||||||||
радиолокации |
в |
атмосфере # макс от дальности |
радиолокации в |
|||||||||||||||
свободном пространстве Ruмакс; |
соответствующие |
различным зна |
||||||||||||||||
чениям коэффициента затухания |
а. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
el'O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0, 01, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
к * ilO |
г |
к 6 8100 г |
к |
68100* |
|
|
|
||||
|
|
Рис. 7.17. Графики зависимости |
дальности'"ра- |
|
|
|||||||||||||
|
|
диолокации |
в атмосфере от дальности радио |
|
|
|||||||||||||
|
|
локации |
в свободном |
пространстве, |
соответст |
|
|
|||||||||||
|
|
вующие |
различным |
значениям |
коэффициента |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
затухании т. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для более быстрой оценки уменьшения дальности радиолока |
||||||||||||||||||
ции можно |
пользоваться |
графиком |
на |
рис. |
7.18, |
выражающим |
||||||||||||
зависимость |
|
R к'г |
|
от |
значения |
затухания |
~ |
J |
т |
|
|
|||||||
|
------ |
|
a Rflм;шс. |
|
||||||||||||||
Величину |
evil макс |
|
|
3 |
можно оценить, |
пользуясь |
графиками, |
|||||||||||
затухания |
||||||||||||||||||
изображенными на рис. 3.10 и рис. 3.11. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Из'графиков, приведенных на рис. 3.10 и рис. 3.11, видим, что |
||||||||||||||||||
затухание радиоволн, а следовательно, и уменьшение |
дальности |
|||||||||||||||||
радиолокации |
на |
волнах |
короче 10 см в ряде случаев |
могут до |
||||||||||||||
стигать |
значительной |
величины. |
Так, например, если |
дальность |
||||||||||||||
радиолокации при отсутствии потерь в атмосфере /?()макс----- |
]00 км, |
|||||||||||||||||
то при |
/. ~.-з см в |
условиях сильного |
дождя |
дальность радиоло |
||||||||||||||
кации |
сократится |
|
до 30 |
км, |
то есть |
уменьшится |
в |
три |
раза. |
|||||||||
Поэтому для радиолокационных станций дальнего обнаруженияобычно выбирают диапазон волн от 10 см и длиннее.
118
ма к с
'о м а к с
о< R
О / и а х с
Р иа 7.18. График зависимости отношении дальности радио локации в атмосфере к дальности радиолокации в свобод ном пространстве от произведении коэффициента затуха нии на дальность радиолокации в свободном пространстве
Л и т е р а т у р а
1. |
М. |
П. |
Д о л у ха нов. |
Распространение радиоволн. Свизьиздат, |
I960. |
||
2. |
А. |
Г. |
С а и б е ль |
Основы радиолокации. Изд-во |
«Советское |
радио», |
|
1961. |
М. |
П. |
Д о л у х а н о в . |
Дальнее распространение |
ультракоротких волн. |
||
.3. |
|||||||
Свизьиздат, 1962. |
Распространение дециметровых и сантиметровых |
||||||
4. |
А. |
Г. |
А р е н б е р г. |
||||
радиоволн. |
Изд-во «Советское |
радио», 1957. |
|
|
|||